基于靶标介导开环复分解聚合信号放大的超灵敏脂多糖电化学适体传感器研究

本研究针对脂多糖(LPS)检测灵敏度不足的难题，开发了一种基于靶标介导开环复分解聚合(ROMP)信号放大的电化学适体传感器。通过LPS适体特异性识别后，利用苯硼酸(VPBA)与LPS糖链顺式二醇共价结合的特性，实现ROMP引发位点的原位锚定，最终通过TEMPO电化学报告分子的聚合级联放大，实现了0.33 fg/mL的超高检测灵敏度，为脓毒症等疾病的早期诊断提供了新方法。

　　

脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）作为革兰氏阴性菌细胞壁的关键成分，是引发脓毒症等致命炎症反应的主要病原相关分子模式。目前临床LPS检测面临两大挑战：一是传统方法难以突破pg/mL级检测限，无法满足早期诊断需求；二是复杂生物样本中糖类物质易产生交叉反应。针对这一临床痛点，南京理工大学环境与生物工程学院的研究人员创新性地将开环复分解聚合(Ring-Opening Metathesis Polymerization, ROMP)技术与电化学传感相结合，在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表了突破性研究成果。

研究团队采用三项核心技术：1）基于表面等离子共振(SPR)筛选出K_d为47.8 nM的高亲和力LPS适体；2）利用4-乙烯基苯硼酸(VPBA)与LPS糖链顺式二醇的特异性共价结合，实现ROMP引发位点的靶向锚定；3）通过ROMP反应将数千个TEMPO电化学报告分子聚合到聚合物骨架上，构建"引发剂倍增-聚合级联"双重信号放大体系。

【材料与试剂】部分显示，研究采用硫醇修饰的72碱基LPS适体（5’-SH-(CH₂)₆ TTT...ACT-3’）作为分子识别元件，其设计参考了前期文献中经SPR验证的高效结合序列。

【原理】部分阐明传感器工作机制：首先通过Au-S键将适体固定于金电极(GE)表面，LPS结合后暴露的糖链与VPBA形成硼酸酯键，继而引发ROMP反应。该过程实现了两个数量级的信号放大：单个LPS分子可触发约10³个TEMPO分子的聚合，使检测限达到0.33 fg/mL，较传统ELISA提升6个数量级。

【结论】部分强调，该传感器具有三大创新点：1）首次将ROMP技术应用于LPS检测，通过"化学识别-聚合放大"协同策略实现超灵敏检测；2）利用苯硼酸与糖链的特异性结合，有效避免复杂样本干扰；3）TEMPO氧化还原信号无需酶促放大，显著提高稳定性。研究团队Huimin Zheng等指出，该方法为脓毒症等疾病的POCT诊断提供了新思路，其通用性设计也可拓展至其他糖类生物标志物检测。

该研究的临床价值体现在：1）检测限突破fg/mL级，比临床常用的鲎试剂法灵敏度提高百万倍；2）全流程反应时间控制在2小时内，满足急诊需求；3）适体传感器可重复使用5次以上，大幅降低检测成本。这些优势使其在重症感染早期预警、抗生素疗效监测等领域具有重要应用前景。